§ 1.5. Изготовление и установка фланцев

Волноводные тракты изготовляются из отдельных сборочных единиц, которые стыкуются с помощью вол­новодных фланцев (см. рис. 1.2), что облегчает изготов­ление, монтаж и ремонт волноводного тракта. Фланце­вое соединение должно обеспечивать электрический кон­такт и не допускать изменения характеристического со­противления в местах соединений. При несоблюдении этих требований возможны потери в контактах, частич- ное^ отражение энергии от области разъема и излучение ее в окружающее пространство. Так, при мощности 500 кет, передаваемой на Я_в = 3 см, амплитуда плотно­сти продольного поверхностного тока в середине широ­кой стенки составляет более 40 а/см². Полный продоль­ный ток, протекающий в одном направлении-через стык, равен 60 а. Это приводит к тому, что при высоком пе­реходном сопротивлении во фланцах возможны расплав­ления материала волновода.

Фланцы можно разделить на два класса — контакт­ные и дроссельные. Контактные фланцы за счет соприкосновения их торцевых поверхностей обеспечива­ют непосредственный электрический контакт между сты­куемыми волноводными сборочными единицами. Усло­вие стабильности электрических характеристик обуслов­ливает жесткие требования к точности выполнения контактных фланцев — перпендикулярности контактной поверхности фланца к оси волновода, плоскостности кон-

тактной поверхности, точности расположения базирую­щих элементов. Все это вызывает резкий рост себестои­мости контактных фланцевых соединений. Загрязнения и окислы могут стать причиной сильного ухудшения ка­чества контакта. Поэтому контактные фланцы редко ис­пользуются в полевых условиях и измерительной аппа­ратуре.

На практике широко применяются плоские фланцы с упругими контактными прокладками, которые имеют лепестки, разведенные в противоположные стороны так, что при соединении фланцев между стенками волновода образуется электрический контакт (рис. 1.37). Проклад­ки обеспечивают хороший электрический контакт неза­висимо от рабочей частоты волновода и имеют КСВН менее 1,002. Плоские волноводные фланцы (рис. 1.38) могут изготавливаться из листового материа­ла. Лист режется на заготовки требуемого размера, ко­торые рихтуются в штампе до требуемой плоскостности. Окно в заготовке фрезируется (в мелкосерийном произ­водстве) или вырубается в штампе (в серийном произ­водстве). После вырубки окна в штампе необходима дополнительная рихтовка заготовки. В зависимости от требуемой точности на размеры окна фланца его калиб­ровку можно осуществить протягиванием (фланцы соби­раются в пакет и протягиваются без закрепления) или обработкой в штампе.

Хорошие результаты дает использование для изготов­ления плоских фланцев не листового, а профильного ма­териала — бруса с прямоугольным продольным отвер­стием. Промышленностью выпускаются такие заготовки, например из сплава АД-33, СТУ 14-16-61 с размерами окна 25 X 12. Тогда технологический процесс состоит в от­резке заготовки требуемой толщины и калибровке окна протягиванием. Трудоемкость изготовления плоских фланцев из профильного материала на 60% ниже, чем из листового.

Контактные прокладки изготовляются из ли­стовой бронзы БрБ2М ГОСТ 1789—60, которую предва­рительно термообрабатывают. Затем лист прокатывают на вальцах, уменьшая толщину на 10—15% против ис­ходной. Эта операция производится для повышения уп­ругих свойств материала. У прокладок для волноводов сечением от 11x5,5 до 58x25 мм контуры и все отвер­стия вырубаются в штампе за одну установку.

При конструировании оснастки для изготовления прокладок необходимо учитывать изменение размеров прокладок после окончательной термообработки (обла­гораживания), которое в направлении проката состав­ляет 0,1—0,15%, а перпендикулярно ему-—0,15—0,25%.

Вырубка контактных лепестков и их гибка выполня­ются также в штампах. Вначале пробиваются прорези по двум широким сторонам окна, затем по двум узким. Штамповка прорезей шириной 0,1—0,3 мм на контакт­ных прокладках выполняется следующим образом: про­рези подрезаются по Двум широким сторонам окна, за­тем заготовка поворачивается в плоскости на 180° и тем же штампом подрезают прорези заданной ширины. Штамп конструируется так, что рез смещен относитель­но оси прорези на 0,05—0,15 мм. Для окончательной термообработки прокладки собирают в приспособление, где каждая деталь укладывается отдельно между пла­стинами и пакет сжимается. В приспособление помеща­ют и образцы — свидетели, по которым контролируется качество термообработки.

После термообработки для снятия заусенцев и при­тупления острых граней прокладки электрополируют. Полированные прокладки кадмируются, а затем обезво- дороживаются при 180—190° С в течение 2,5—3 ч.

Все прокладки проходят механическую тренировку, заключающуюся в 23—30-кратном сжатии, до полного выпрямления лепестков. Цель тренировки — повышение упругости лепестков за счет появления в них внутренних напряжений.

В мелкосерийном и опытном производстве для полу­чения контактных прокладок можно пользоваться мето­дом травления. При этом достигается точность в преде­лах ±0,1 мм при толщине материала до 0,15 мм. По­верхность бронзовой заготовки с двух сторон покрывают защитной маской по способу, используемому при произ­водстве печатных схем. Незащищенные места вытравли­ваются в растворе хлорного железа (удельный вес 1,36) при 45—50° С. После оформления контура заготовка кон­тактной прокладки обрабатывается аналогично изло­женному ранее.

Дроссельные фланцы используют в си­стемах, часто подвергающихся разборке или при малых относительных перемещениях элементов волноводного тракта. Дроссельный фланец работает па основе четвертьволновой линии, нагруженной на бесконечное со­противление, и способен

создать бесконтактное короткое замыкание между стенками волноводов (рис. 1.39). При изготовлении фланцев в зависимости от конструктивного оформления используются различные технологические приемы.

Дроссельные волноводные фланцы (рис. 1.40) в мел­косерийном производстве изготавливают на универсаль­ных металлообрабатывающих станках, в серийном — применяют штамповку жидкого металла или горячую штамповку. В табл. 1.16 приведены данные по трудоем­кости процессов горячей штамповки фланцев (и штам­повки жидкого металла). По сравнению с получением квадратных дроссельных фланцев на универсальном ме­таллообрабатывающем оборудовании трудоемкость их изготовления с использованием горячей штамповки или штамповки жидкого металла снижается в среднем на 40%. Горячей штамповкой и штамповкой жидкого металла изготавливают фланцы из латуни марок JIC59-1, JI62 и алюминия марок АК6, Д1.

Технологический процесс изготовления заготовок вол­новодных фланцев штамповкой жидкого металла обеспе­чивает получение ажурной конструкции фланцев с реб­рами жесткости, расположенными перпендикулярно к ос­новной плоскости. Заготовки при этом обладают повы­шенными механическими свойствами, так как структура металла получается однородной, мелкозернистой, без га­зовых пор и раковин.

Этот процесс заключается в следующем. Штамп ус­танавливается на плиту пресса и нагревается до темпе­ратуры 150—200° С электронагревателями. Полость мат­рицы и рабочая часть пуансона покрывается смазкой следующего состава:

а) для алюминиевых сплавов — пчелиный воск или касторовое масло с добавкой 5—10% серебристого гра­фита,

б) для медных сплавов •— машинное или веретенное масло с добавкой 5—10% серебристого графита.

В полость матрицы заливается дозированная порция металла. Температура алюминиевых сплавов при залив­ке должна быть 660—680° С, медных — 960—1000° С. Металл выдерживается в матрице до появления на по­верхности жидкой ванны тонкой корочки. Затем к пуан­сону прикладывается плавно растущее до номинального

значения усилие. Штамповка заканчивается 2—3 удара­ми пуансона.

Штамповка заготовок фланцев производится на гид­равлических и фрикционных прессах. Удельное давление при штамповке должно быть не менее 0,8—1 Т/см² для деталей весом от 0,1 до 1 кГ и не менее 1,3—1,5 Т/см² для деталей весом от 1,5 до 5,5 кГ. При работе на фрик­ционных прессах после заливки жидкого металла в по­лость матрицы необходимо дать выдержку из расчета 2 сек на 10 мм высоты заготовки для предотвращения выброса жидкого металла.